Tema 7 Trabajo, Potencia, Energía y Calor Temperatura y calor

Módulo 4
Ámbito Científico-Tecnológico
Tema 7 Trabajo, Potencia, Energía y Calor
Temperatura y calor
La temperatura
La temperatura es una medida del calor, por lo tanto la temperatura no es
energía sino una medida de ella.
Se mide en ºC (grados centígrados), ºF (grados fahrenheit), o ºK (grados
Kelvin).
Para pasar de una escala a otra utilizaremos las siguientes relaciones:
Ejemplo:
El agua hierve a 100 ª C y se congela a 0ªC.
Para pasar esas temperaturas a ª F y ª K:
100/100 = ºK – 273/100 ; ºK = 100 + 273 = 373 º K
100/100 = ºF-32 /180 ; ºF = 32/180 = 212 ºF
0/100 = ºK – 273/100 ; ºK = 0 + 273 = 273 º K
0/100 = ºF-32 /180 ; ºF = 32/180 = 212 ºF
Calor
El calor Q, es la transferencia de energía de un cuerpo a mayor temperatura
“caliente”, a otro de menor temperatura “frío”. Los cuerpos no pueden tener
calor ya que el calor es algo que “fluye“ entre dos cuerpos a distinta
temperatura. Para que exista calor debe existir diferencia de temperatura, pero
no todos los cuerpos transmiten el calor con igual facilidad, aunque sea igual la
variación de la temperatura. El calor se mide en Julios, igual que el trabajo y la
energía.
Caloría
Se llama caloría " la cantidad de calor necesaria para que 1g de agua aumente
1º su temperatura" (más exactamente para pasar de 14,5 º a 15,5º)
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Calor especifico
No todas las sustancias aumentan su temperatura igualmente al recibir la
misma cantidad de calor.
Llamamos capacidad calorífica de un cuerpo a la cantidad de calor que hay
que darle para que su temperatura ascienda 1ºC (se mide en cal/ºC).
La capacidad depende tanto de la sustancia de que se trate, como de su masa.
Por ello definimos el calor específico de un cuerpo como la capacidad
calorífica de 1 g de ese cuerpo (se mide en cal/gºC).
En consecuencia, el calor específico del agua es 1 cal /g. grado.
Hoy se utiliza siempre el S.I. y usamos como unidad de trabajo y de energía el
julio (1 caloría=4,18 Julios ).
El calor fluye del cuerpo “caliente” al cuerpo frío hasta que se igualan las
temperaturas, consiguiendo lo que se llama el equilibrio térmico.
.Qcedido=Qganado
Ejemplo 1. Si se mezclan dos litros de agua a 40º C con un litro de agua a
20º C, ¿Cuál será la temperatura final? (dato, el calor específico del agua
es de 4180 J / kgºC)
Solución: El agua a mayor temperatura cede energía a la más fría, hasta
conseguir el equilibrio térmico a una temperatura intermedia t, de forma que:
calor cedido = calor tomado.
Como Q =m. ce. (tF –t I ) siendo ce el calor específico, tF y tI las temperatura final
e inicial, sustituyendo queda:
Calor cedido Q = 2. 4180. (40 –t), calor tomado Q = 1. 4180. (t -20), por lo que :
2. 4180. (40 –t) = 4180. (t- 20) y despejando queda
t = 33’33ºC
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Ejemplo 2. Se mezclan 200 gramos de agua a 20ºC con 400 gramos de
agua a 80ºC ¿Cuál es la temperatura final de la mezcla?
Ejemplo 3. Mezclamos medio kilo de hierro a 550ºC con un litro de agua a
20ºC. ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla? Nota: calor especifico
de hierro 0,50 cal/g ºC, calor especifico del agua 1cal/g ºC.
Solución: vamos a realizar el ejemplo usando unidades distintas de las del
Sistema Internacional. Calor en calorías, masa en gramos y temperatura en
Celsius. Así podemos usar los calores específicos que nos da el problema.